Конструкция висячих стропил
Содержание
Выбор схемы крыши определяется климатическими условиями, количеством осадков, конструкцией дома и в большей мере опытом строительства. В основе классической двухскатной крыши дома лежит применение стропильных балок, соединенных в вершине треугольника – венце или коньке, и служащих каркасом для обрешетки и собственно кровли. Такие стропильные балки, или стропильные ноги, образуют жесткий замкнутый каркас, очень прочный и устойчивый к осадкам и ветровой нагрузке.
Различают наслонные и висячие стропила. Главным отличием в устройстве стропил является то, каким способом передается вес крыши на стены. Для простого дома, не имеющего внутри коробки несущих внутренних стен-перегородок, нет возможности подпереть потолочные стойки, поэтому стропильные балки опираются только на наружные стены. Такие стропила называют висячими. Крайние опоры двух стропильных ног всегда соединяются между собой третьим элементом – затяжкой. Это мощная и прочная балка, применение которой позволяет убрать львиную долю распирающих нагрузок от стропил. Висячие стропила всегда применяются с затяжкой.
Конструкции крыш с висячими стропилами
Различают несколько основных конструкций крыш с висячими стропилами:
- Простой треугольник без дополнительных элементов усиления;
- Треугольная арочная конструкция с внутренними усиливающими узлами – бабкой, подкосами и ригелем;
- Арочная треугольная конструкция с поднятой поперечной балкой, мансардного типа.
Если в каркасе стропильной системы есть дополнительные опоры каркаса на внутренние стены дома, такие стропила называют наслонными. В отличие от висячих стропил, они проще и легче в применении и изготовлении, используется меньше материала, но требуют «нарезки» внутреннего пространства коробки дома дополнительными внутренними стенами или опорными узлами. Находят применение для легких крыш небольших домов.
Конкретное устройство и конструкция двухскатной крыши на висячих стропилах во многом зависят от параметров здания. В северных широтах с большим количеством снега и дождя находят применение двухскатные высокие крыши с висячими стропилами, имеющими небольшой угол вершины треугольной арки. Как следствие, — применение крутого наклона ската кровли. Применение системы на висячих стропильных балках потребует значительного усиления узлов внутренних перекрытий вследствие значительных нагрузок из-за большой парусности конструкции.
На южных широтах, наоборот, дома имеют скаты крыш очень пологие и легкие, поэтому находят применение крыши, в которых висячие стропильные ноги чередуются с наслонными.
Среди подавляющего большинства современных построек чаще всего находит применение конструкция крыши с висячими стропилами, именно она зарекомендовала себя, как наиболее удобная и практичная:
- Внутреннее пространство помещения дома не уменьшается из-за необходимости обеспечить дополнительную опору, как в случае применения наслонных стропильных брусов;
- Конструкция получается прочнее, все силовые элементы каркаса спрятаны в чердачном пространстве;
- Узлы конструкции проще и легче ремонтируются, чем в других схемах.
Варианты конструкций с висячими стропилами, их схемы и узлы
Стоит отметить, что применение в конструкции висячих стропильных брусов позволяет применить в качестве подошвы для опоры стропильных ног на верхнюю часть каменной стены обычную 50мм дубовую доску, что упрощает и удешевляет работы.
Простейшая арочная конструкция без элементов усиления
Среди особенностей каркаса стоит отметить два момента. Первый – узел соединения опоры с затяжкой должен выполняться с соблюдением требований СНиП, а именно – осевая линия балки затяжки должна проходить по центру ослабленного сечения соединения. Это хорошо видно на схеме.
Вторым является требование места установки опоры, в котором соединены конец стропильной ноги и затяжки, в центре подложки или мауэрлата. Точнее, воображаемая точка пересечения осей балок стропила и затяжки должна располагаться над продольной осью подкладочной доски. Высота конька в обычном исполнении рекомендуется не выше шестой части длины затяжки.
Чаще всего в узле соединения конца стропила и окончания бревна затяжки применяют способ врезания одним зубом и «двойным» зубом. Принцип выполнения пазов хорошо понятен из схемы. Прочность узла соединения в обоих случаях удовлетворительная, второй вариант применяют, если толщина балки затяжки невелика, или используется менее стойкая к смятию древесина. Скрепляется узел с помощью болтового соединения, обшивки досками и гвоздями, либо посредством листов металла.
Узлы соединения подготавливают и подгоняют до поднятия балок на верхушку дома, далее идет только закручивание гаек и забивание гвоздей. Большинство работ выполняется с применением шаблонной пары стропил, по ним размечают отверстия и места врубки.
В коньковом узле применяют так называемое сопряжение концов стропильных балок небольшим несовпадением их осей в плоскости контакта, что усиливает жесткость их соединения.
Арочная схема с внутренними усиливающими элементами
По приведенной схеме изготавливается подавляющее большинство крыш с длиной пролета крыши, превышающей шесть метров. Как правило, это большие и высокие помещения ангарного типа. Конструктивно можно увеличить толщину балки затяжки, чтобы избежать прогиба, это дорого, неэффективно и увеличивает вес всего строения. Более рациональным является применение узлов усиления с дополнительными балками, перераспределяющими нагрузку. Самыми распространенными можно назвать ригель, бабку или подвеску, и приподнятую затяжку. Все они призваны увеличить устойчивость арки с висячими стропилами.
Подвеска зачастую позволяет вместо одной длинной балки затяжки использовать две в половину длины пролета. Обе части соединяют в центральном Т-образном узле. Как правило, в месте соединения добавляется узел крепления – хомут для дополнительной легкой стойки, называемой подвесом, или бабкой. По сути, такая конструкция идентична предыдущей, так как не меняет распределение сил и нагрузок в висячих стропилах. Применение подвеса позволяет перенести часть вертикальной нагрузки на пролет на узел конькового соединения висячих стропил.
Большие пролеты автоматически влекут за собой увеличение длины самих висячих стропил. Возможный прогиб балок висячих стропил компенсируется применением дополнительного узла подкосов. Стойки подкосов устанавливаются попарно и абсолютно симметрично. Узел крепления к подвесу обычно представляет собой вырез в теле балки подвеса двух одинаковых пазов с опорной площадкой. Для крепления к стропилам находит применение узел жесткого крепления, аналогичный соединению концов затяжки и висячего стропила.
Конструкция с поднятой затяжкой
Устройство крыши на висячих стропилах с поднятой затяжкой сложнее предыдущих схем. Зачастую подобные варианты имеют увеличенное число узлов соединения, требуют более тщательного измерения и точного сопряжения элементов. Схема находит применение в домах, где чердачное помещение планируется выполнить, как мансарду.
В основе схемы лежит новое применение затяжки и узлов крепления. Она поднята на две трети от высоты конька крыши и жестко соединяется с помощью двух косых пазов. Такой узел крепления называется «полусковородным» и дополнительно усиливается болтами или шипами. Выполнение такого узла требует немалой сноровки и хорошей практики.
Жесткое закрепление затяжки требует применения специального узла опоры висячих стропил. Одну из точек опоры делают скользящей, или «ползающей» по мауэрлату или опорному брусу. Это нужно для выравнивания нагрузки на конструкцию арки, если один из скатов крыши будет нагружен больше другого. В ряде случаев опорные «ползуны» изготавливают с выносом конца стропил за наружную плоскость стены. Ассиметричное усилие через висячие стропила и крепления приведет к выравниванию положения второго ската крыши. Зачастую подобная ситуация возникает для крыш с углом ската выше 30о при сильном ветре.
.
Если в будущем мансардном помещении запланировано утепление и гидроизоляция потолка, основу которого будут выполнять балки затяжки, последние усиливают установкой узла подвески с помощью хомутов.
Обсудить статью на форуме
.jpg)